动力工程学报

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锅炉技术

660 MW超临界直流锅炉启动过程优化计算及节能策略

刘万宇, 杨冬, 万李, 刘丹, 党龙, 赵广勋, 周海克

2018, 38(12): 949-956.

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可视化

在正确建立及求解炉膛燃烧和流动换热模型的基础上，开发了模拟锅炉冷态启动过程的计算程序HDBS，并用该计算程序模拟了直流锅炉从点火到最小直流负荷的冷态启动过程，通过试验确定了启动过程的最小安全流量，同时提出机组启动过程中的节能及安全运行策略。结果表明：该计算程序能很好地模拟机组冷态启动过程，提供了从锅炉点火至最小直流负荷的最佳启动曲线，可用于实际工程计算；采用较低的20%BMCR（其中BMCR为锅炉最大连续蒸发量）启动流量能满足机组安全启动的要求，与该发电公司目前37%BMCR启动流量方案相比，启动时间大为缩短，并有效节约了启动过程中燃料量和耗水量，对节能减排和加快机组并网发电具有积极作用。

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锅炉技术

生物质层燃锅炉低NO_x燃烧技术的研究

罗永浩, 张敏, 邓睿渠, 曹阳

2018, 38(12): 957-964.

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为解决我国现有生物质层燃锅炉存在NO_x和CO排放量高的问题，建立了生物质床层燃烧和NO_x模型，进行了大颗粒燃料热解特性和焦炭异相反应过程中NO转化的实验研究，得到其动力学参数，并将单元体炉实验结果与模型计算结果进行了对比。针对我国炉型结构特点，提出"之"字形炉拱与空气分级相结合的改进方案。结果表明：现有敞开式炉膛结构所存在的"烟囱流"特点是造成NO_x和CO体积分数高的根源；改进后炉膛内还原区中各气体组分得到充分混合，延长了气体停留时间，从而可以取得炉内控制NO_x质量浓度的显著效果，同时可使CO充分燃尽。

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锅炉技术

影响锅炉汽包低周疲劳寿命的因素分析

李军, 张扬

2018, 38(12): 965-971.

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通过汽包的应力和寿命损耗计算模型，研究了汽包的结构、材料和升温率对冷态启动过程和高负荷调峰过程中汽包寿命损耗的影响，并将其结果进行可视化图形处理。结果表明：采用小直径的厚壁汽包能够显著减小冷态启动过程和调峰过程中的汽包寿命损耗；采用大热扩散率和小线膨胀系数的材料有利于减小冷态启动过程中的汽包寿命损耗；采用低升温率进行冷态启动可以明显减小汽包寿命损耗，但会明显增加燃料成本，因此需要以冷态启动过程总成本最低为优化目标，选择最优升温率。

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锅炉技术

基于专家置信度的褐煤最佳掺烧比例研究

章义发, 周文台

2018, 38(12): 972-976.

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为了客观评价褐煤掺烧的最佳比例，通过引入专家置信度理论及层次分析法，对设计燃用烟煤的1 000 MW锅炉进行褐煤掺烧试验，从掺烧褐煤引起的机组经济性、安全性和环保性等多维度进行评价，通过逐层分析及专家评分的方法将多维度评价转变为单维度评价。结果表明：按照传统配煤比例的评价方法，机组的褐煤掺烧比例越高越好，而本评价方法得到的最佳掺烧比例为20%，更加符合实际情况。

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工程热物理

水和水蒸气物性参数计算程序开发

蓝文鸿, 于新国

2018, 38(12): 977-982.

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基于IAPWS-IF97标准及其补充公式开发了水和水蒸气物性参数的计算程序。根据IAPWS-IF97标准推荐的区域划分方法将0≤p≤100 MPa、273.15 K≤T≤2 273.15 K划分为5大区域及若干个二级子区域，并对其采用迭代式分区域计算，借鉴模拟退火算法提出了新的区域判别算法，并结合更合理的计算步骤和程序设计，在提高计算速度和精度的同时，降低程序所占空间。同时首次引入反馈校核算法，通过比对分析解与数值解，确保计算结果准确。结果表明：本文程序显著提高了程序计算速度，计算范围比目前主流计算程序更大；在条件相同时，与XSteam和IAPWS-IF97计算程序相比，本文程序运算时长分别提高了43.01%和26.29%，占用系统资源分别降低20.33%和56.43%，程序储存所占空间分别减小了47.02%和13.02%。

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工程热物理

稳焰器结构对贫燃预混燃烧火焰不稳定性的影响

段润泽, 赵若霖, 刘联胜, 田亮, 王兴益

2018, 38(12): 983-987.

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通过实验对切向旋流稳焰器、径向旋流稳焰器和多孔介质稳焰器在贫燃预混火焰中的不稳定现象进行研究，主要分析了这3种结构稳焰器的熄火极限、贫燃预混燃烧时火焰的不稳定性以及火焰结构。结果表明：多孔介质稳焰器的熄火极限最好，其次是径向旋流稳焰器，而切向旋流稳焰器的熄火极限最差；多孔介质稳焰器的火焰稳定性最好，其次是径向旋流稳焰器，切向旋流稳焰器的火焰稳定性最差；多孔介质稳焰器的火焰封闭性最好，其次是径向旋流稳焰器，切向旋流稳焰器的火焰封闭性最差。

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工程热物理

空心锥压力旋流喷嘴雾化特性的影响因素分析

吴正人, 甄猛, 刘梅, 王松岭, 刘秋升

2018, 38(12): 988-995.

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采用数值模拟方法建立了压力旋流喷嘴模型，分析压力、喷雾高度与喷雾倾斜角度对液滴速度、直径、离散相模型（DPM）质量浓度等雾化特性的影响。结果表明：提高压力，导致液滴索特平均直径（SMD）减小，进而液滴数量通量增加幅度大；2.0 MPa时的液滴速度要高于1.5 MPa、1.0 MPa时的液滴速度；液滴轴向平均速度随喷雾高度的增大而增大；喷雾倾斜角度从0°增大到40°时，液滴轴向平均速度下降，计算域右侧DPM质量浓度变化不明显，而左侧DPM质量浓度显著减小；液滴数量通量与喷雾覆盖区域面积大小成反比；随着喷雾高度的增大，液滴数量通量减小。

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工程热物理

基于Lee模型与VOF方法的ACC基管内凝结性能的比较与数值模拟

杨婷婷, 杨景华

2018, 38(12): 996-1003.

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为了比较电厂不同ACC基管内的凝结换热性能，基于600 MW空冷机组上实际运行的工程基管，建立1∶4缩小比例的大扁管、椭圆管和圆管3种样管，利用Lee模型和VOF方法，对基管内两相流的流动与凝结换热进行数值模拟，得到了3种管型的管内凝结传热系数、Nu与两相流体积分数。结果表明：30°倾角下的圆管管内凝结性能最好；ACC基管内凝结性能受蒸汽入口饱和温度与入口轴向流速的影响较大，基管管壁过冷度会轻微影响管内换热性能；3种管型内的两相流都可归类为降落膜状流，凝结液膜厚度受到基管管型、蒸汽入口轴向流速和管壁过冷度的影响。

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工程热物理

湿烟气冷凝过程传热计算及工程应用

刘江宁, 雷承勇

2018, 38(12): 1004-1007.

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根据竖壁膜式冷凝的边界层传热传质原理得出了无量纲因子L_n对冷凝过程表面传热系数的影响，进行了湿烟气在多排管束换热器中的冷凝传热试验，并由试验数据拟合得到烟气冷凝过程Nu的准则方程。在此基础上研制了大型电站锅炉烟气冷凝换热器并成功运用于某电厂1 000 MW机组。结果表明：烟气冷凝换热器实际运行性能参数与设计值吻合，该拟合式可用于工程设计。

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环保技术与设备

不同孔径有序介孔碳的NO吸附性能

曹飞飞, 高翔, 倪明江, 岑可法

2018, 38(12): 1008-1015.

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为了研究不同孔径对碳材料吸附NO的影响，采用溶剂诱导蒸发自合成（EISA）方法制备8种孔径有序介孔碳（OMC），并利用内扩散模型和程序升温脱附（TPD）对NO吸附性能进行测试。结果表明：当m（F127）/m（Resol）为2/5时，有序介孔结构未形成，NO吸附量较小；当m（F127）/m（Resol）增大至8/5时，OMC的平均孔径由2.6 nm增大至4.8 nm，NO吸附量和程序升温脱附量分别增加了40%和180%；内扩散模型分析方法将吸附过程分为3个阶段，其中慢吸附阶段是NO吸附产生差别的主要阶段；继续增大m（F127）/m（Resol），NO吸附量减少，其原因可能是脱除模板剂时有序结构发生损坏。

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新能源

应用于气动弹性剪裁的大型风力机叶片弯扭耦合性能研究

刘宇航, 王渊博, 李春, 孙瑞, 郝文星

2018, 38(12): 1016-1021.

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为设计具有优良弯扭耦合性能的风力机叶片，基于复合材料铺层实现叶片气动弹性剪裁，建立全尺寸三维5 MW风力机叶片有限元壳模型，通过CFD方法加载叶片表面气动载荷，采用节点位移法分析铺层结构对弯扭耦合叶片整体性能的影响。结果表明：镜像对称铺层结构可实现叶片弯扭耦合；在气动载荷作用下，叶片出现弯曲和扭转变形，沿叶片展向弯扭耦合变形量增加，且与截面相对位置呈非线性关系；随着蒙皮偏轴夹角的增大，弯扭耦合系数先增大后减小，叶片弯扭耦合性能随蒙皮偏轴夹角的变化而改变，存在最优解。

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材料研究

基于应变能密度的P92钢蠕变-疲劳寿命可靠性模型研究

纪冬梅, 郭恒超, 任建兴, 孙权, 戴晨, 朱全军

2018, 38(12): 1022-1029.

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基于蠕变-疲劳寿命模型，将实际工况条件下的应力和应变能密度作为随机变量，推导出不同可靠度下应变能密度与疲劳寿命的关系曲线，并在600 ℃下进行了P92钢应力控制的蠕变-疲劳寿命试验，利用试验数据验证了蠕变-疲劳寿命可靠性模型的正确性，计算了P92钢在不同试验条件下的平均疲劳寿命。结果表明：可靠度为99%时P92钢的蠕变-疲劳寿命约为平均寿命的43%。

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